RU2569174C1 - Ceramic waveguide microwave filter - Google Patents
Ceramic waveguide microwave filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569174C1 RU2569174C1 RU2014120772/28A RU2014120772A RU2569174C1 RU 2569174 C1 RU2569174 C1 RU 2569174C1 RU 2014120772/28 A RU2014120772/28 A RU 2014120772/28A RU 2014120772 A RU2014120772 A RU 2014120772A RU 2569174 C1 RU2569174 C1 RU 2569174C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- input
- ceramic
- communication
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и предназначено для использования в устройствах частотной селекции, преимущественно, в сантиметровом и миллиметровом диапазоне длин волн.The invention relates to microwave electronics and is intended for use in frequency selection devices, mainly in the centimeter and millimeter wavelength ranges.
Известен волноводный керамический СВЧ фильтр, состоящий из металлизированного керамического блока в форме прямоугольного параллелепипеда, в котором сформирована цепочка объемных резонаторов, с элементами связи в виде емкостных площадок на нижней грани блока [US 2009/0231064 A1, Sep. 17, 2009]. Одним из недостатков этого фильтра является неудобство настройки элементов связи, расположенных на нижней грани блока.Known waveguide ceramic microwave filter, consisting of a metallized ceramic block in the form of a rectangular parallelepiped, in which a chain of volume resonators is formed, with communication elements in the form of capacitive pads on the lower edge of the block [US 2009/0231064 A1, Sep. 17, 2009]. One of the disadvantages of this filter is the inconvenience of setting up communication elements located on the lower edge of the block.
Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип волноводный керамический СВЧ фильтр, состоящий из металлизированного керамического блока в форме прямоугольного параллелепипеда, в котором сформирована цепочка объемных резонаторов с непосредственной связью, а входные и выходные элементы связи выполнены в виде короткозамкнутых отрезков копланарных линий на торцевых гранях керамического блока и разомкнутых на концах отрезков копланарных линий на нижней грани керамического блока. Возможность изменения длины короткозамкнутых отрезков копланарных линий на торцевых гранях керамического блока позволяет производить подстройку согласования фильтра с входной и выходной линиями передачи после установки фильтра на плату [RU 2462799].The closest in technical solution is the waveguide ceramic microwave filter adopted for the prototype, consisting of a metallized ceramic block in the form of a rectangular parallelepiped, in which a chain of volume resonators with direct coupling is formed, and the input and output coupling elements are made in the form of short-circuited segments of coplanar lines on the end faces ceramic block and open at the ends of the segments of coplanar lines on the lower edge of the ceramic block. The ability to change the length of short-circuited segments of coplanar lines on the end faces of the ceramic block allows you to fine-tune the matching of the filter with the input and output transmission lines after installing the filter on the board [RU 2462799].
Основным недостатком этого фильтра является то, что элементы связи в виде отрезков копланарных линий передач имеют ограничения по коэффициенту связи с входными и выходными резонаторами, обусловленные конструктивными ограничениями длины этих линий, что, в свою очередь, приводит к ограничению диапазона реализуемых с помощью таких элементов связи параметров фильтров.The main disadvantage of this filter is that the communication elements in the form of segments of coplanar transmission lines have limitations on the coupling coefficient with the input and output resonators, due to structural restrictions on the length of these lines, which, in turn, leads to a limitation of the range realized using such communication elements filter options.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение возможностей настройки фильтра, позволяющих реализовать согласование фильтра с входными и выходными линиями для большего диапазона значений параметров фильтра (ширины полосы пропускания и т.д.) на основе базового керамического блока.The technical result of the invention is the expansion of filter tuning capabilities, allowing filter matching with input and output lines for a wider range of filter parameters (bandwidth, etc.) based on a basic ceramic block.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается керамический СВЧ фильтр, состоящий из металлизированного керамического блока в форме прямоугольного параллелепипеда, в котором сформирована цепочка объемных резонаторов с непосредственной связью, а расположенные на торцевых гранях с переходом на нижнюю грань блока входные и выходные элементы связи выполнены в виде последовательного соединения индуктивной щели и отрезка копланарной линии.To achieve the above technical result, a ceramic microwave filter is proposed, consisting of a metallized ceramic block in the form of a rectangular parallelepiped, in which a chain of volume resonators with direct coupling is formed, and the input and output communication elements located on the end faces with the transition to the lower face of the block are made in the form serial connection of the inductive gap and the segment of the coplanar line.
Согласование фильтра с входной и выходной линиями передачи достигается выбором оптимальных значений индуктивностей элементов связи Lp0, Lpn+1 и коэффициентов взаимной индукции M0,1, Mn,n+1. The matching of the filter with the input and output transmission lines is achieved by choosing the optimal values of the inductances of the communication elements L p0 , L pn + 1 and the mutual induction coefficients M 0,1 , M n, n + 1.
Заданные характеристики фильтра определяют требуемый коэффициент связи между входным резонатором и входной линией [1].The specified filter characteristics determine the required coupling coefficient between the input resonator and the input line [1].
где w - относительная ширина полосы пропускания фильтра;where w is the relative bandwidth of the filter;
q0, q1 - элементы низкочастотного фильтра-прототипа.q 0 , q 1 - elements of the low-pass filter prototype.
С другой стороны, для цепочки резонаторов с индуктивной связьюOn the other hand, for a chain of resonators with inductive coupling
где M0,1, Lr0, Lr1 определяются геометрией входного резонатора и элемента связи.where M 0,1 , L r0 , L r1 are determined by the geometry of the input resonator and the coupling element.
Расширение возможностей настройки фильтра можно получить путем увеличения диапазона реализуемых значений индуктивностей и коэффициентов взаимной индукции элементов связи при соединении индуктивной щели и отрезка копланарной линии.The expansion of the filter settings can be obtained by increasing the range of realizable values of inductances and coefficients of mutual induction of communication elements when connecting the inductive gap and the segment of the coplanar line.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлен элемент связи керамического волноводного фильтра, выполненный на торцевых гранях блока в виде последовательного соединения индуктивной щели и отрезка копланарной линии.In FIG. 1 shows a coupling element of a ceramic waveguide filter made on the end faces of a block in the form of a series connection of an inductive gap and a segment of a coplanar line.
На фиг. 2 представлена эквивалентная схема цепочки объемных резонаторов с непосредственной индуктивной связью, с входным и выходным индуктивными элементами связи [1].In FIG. 2 presents an equivalent circuit of a chain of volume resonators with direct inductive coupling, with input and output inductive coupling elements [1].
На фиг. 3 представлена модель резонатора, связанного с линией передачи, реализованная в программе трехмерного электромагнитного моделирования.In FIG. 3 shows a resonator model associated with a transmission line, implemented in a three-dimensional electromagnetic simulation program.
На фиг. 4 и фиг. 5 приведены результаты моделирования элементов связи (фиг. 4 - элемент связи аналога), (фиг. 5 - предлагаемый элемент связи).In FIG. 4 and FIG. 5 shows the results of modeling communication elements (Fig. 4 is an analog communication element), (Fig. 5 is a proposed communication element).
Связь между параметрами фильтра и геометрией элемента связи может быть установлена с применением методики настройки входных и выходных резонаторов фильтра [2] и программ трехмерного электромагнитного моделирования резонатора, связанного с линией передачи.The relationship between the filter parameters and the geometry of the communication element can be established using the technique of tuning the input and output resonators of the filter [2] and three-dimensional electromagnetic resonator simulation programs associated with the transmission line.
Анализируется АЧХ одиночного входного резонатора, связанного через исследуемый элемент связи с входной линией передачи и с помощью зонда со слабой связью с выходной линией передачи. Измеряется ширина резонансной кривой резонатора по уровню 3 dB (Δf), которая связана с шириной полосы пропускания фильтра (Δfn):The frequency response of a single input resonator is analyzed, which is connected through the studied communication element to the input transmission line and using a probe with weak coupling to the output transmission line. The resonator resonance curve width is measured at a level of 3 dB (Δf), which is related to the filter bandwidth (Δf n ):
где q1 - значение первого элемента фильтра-прототипа, определяемое параметрами фильтра (вид характеристики, неравномерность характеристики, коэффициент прямоугольность, число звеньев).where q 1 is the value of the first element of the prototype filter, determined by the filter parameters (type of characteristic, non-uniformity of the characteristic, coefficient of squareness, number of links).
Реализуемая полоса фильтра в q1 раз больше ширины резонансной кривой резонатора. В зависимости от параметров фильтра значение q1 для фильтра с характеристикой Чебышева наиболее часто составляет от 0,7 до 2,13.The realized filter band is q 1 times larger than the width of the resonance curve of the resonator. Depending on the filter parameters, q 1 for a filter with a Chebyshev characteristic most often ranges from 0.7 to 2.13.
Анализировался входной резонатор размерами 3,7×3,7×2,2 мм, с диэлектрической проницаемостью материала ε=10, с элементом связи аналога в виде отрезка копланарной линии, закороченной на конце, и с заявляемым элементом связи (ширина щели элемента связи bz=0,3 мм).We analyzed the input resonator with dimensions of 3.7 × 3.7 × 2.2 mm, with a dielectric constant of the material ε = 10, with an analog coupling element in the form of a segment of a coplanar line shorted at the end, and with the claimed coupling element (slot width of the coupling element bz = 0.3 mm).
Результаты моделирования показывают, что предлагаемый элемент позволяет увеличить реализуемый диапазон ширины полосы пропускания фильтра более чем в 2 раза.The simulation results show that the proposed element allows to increase the implemented range of the filter bandwidth by more than 2 times.
Элемент связи керамического волноводного фильтра с линиями передачи работает следующим образом:The element of communication of the ceramic waveguide filter with transmission lines works as follows:
После поступления СВЧ сигнала по входной линии в отрезке копланарной линии и щели возбуждается электромагнитное поле, у которого силовые линии магнитного поля по направлению совпадают с силовыми линиями магнитного поля входного резонатора фильтра, работающего на колебаниях типа H101 прямоугольного резонатора. Потокосцепление магнитных полей элемента связи и входного резонатора осуществляет эффективный ввод энергии из входной линии в фильтр, представляющий собой цепочку резонаторов с непосредственной связью. Вывод энергии осуществляется в обратном порядке посредством выходного элемента связи.After the microwave signal arrives at the input line in the segment of the coplanar line and the slit, an electromagnetic field is excited in which the magnetic field lines in the direction coincide with the magnetic field lines of the input filter resonator operating on the H 101 oscillations of a rectangular resonator. The flux linkage of the magnetic fields of the coupling element and the input resonator provides an efficient input of energy from the input line to the filter, which is a chain of resonators with direct coupling. The energy output is carried out in the reverse order by the output coupling element.
Настройка элементов связи на оптимальное согласование фильтра с входными и выходными линиями связи производится путем подбора длины щели связи.The communication elements are tuned for optimal matching of the filter with the input and output communication lines by selecting the length of the communication gap.
ЛитератураLiterature
[1] Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи, Г.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс, т. 2, 1988, 495 с.[1] Microwave filters, matching circuits and communication circuits, G.L. Matthew, L. Young, E.M.T. Jones, vol. 2, 1988, 495 pp.
[2] Справочник по элементам полосковой техники / Мазепова О.И., Мещанов В.П., Прохорова Н.И., Фельдштейн А.Л. / под ред. А.Л. Фельдштейна. - М.: Связь, 1979.[2] Reference on elements of strip technology / Mazepova OI, Meshchanov VP, Prokhorova NI, Feldstein A.L. / ed. A.L. Feldstein. - M.: Communication, 1979.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120772/28A RU2569174C1 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Ceramic waveguide microwave filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120772/28A RU2569174C1 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Ceramic waveguide microwave filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2569174C1 true RU2569174C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120772/28A RU2569174C1 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Ceramic waveguide microwave filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2569174C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6356170B1 (en) * | 1996-06-10 | 2002-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric waveguide resonator, dielectric waveguide filter, and method of adjusting the characteristics thereof |
RU54699U1 (en) * | 2005-08-03 | 2006-07-10 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | Microwave filter |
RU2359371C1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Microwave filter |
RU109618U1 (en) * | 2011-05-31 | 2011-10-20 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | WAVEGUIDE CERAMIC MICROWAVE FILTER WITH SETTING ELEMENTS |
RU130146U1 (en) * | 2013-02-26 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | CERAMIC MICROWAVE FILTER QUASI-PLANAR TYPE |
-
2014
- 2014-05-22 RU RU2014120772/28A patent/RU2569174C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6356170B1 (en) * | 1996-06-10 | 2002-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric waveguide resonator, dielectric waveguide filter, and method of adjusting the characteristics thereof |
RU54699U1 (en) * | 2005-08-03 | 2006-07-10 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | Microwave filter |
RU2359371C1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Microwave filter |
RU109618U1 (en) * | 2011-05-31 | 2011-10-20 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | WAVEGUIDE CERAMIC MICROWAVE FILTER WITH SETTING ELEMENTS |
RU130146U1 (en) * | 2013-02-26 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") | CERAMIC MICROWAVE FILTER QUASI-PLANAR TYPE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lu et al. | Wideband bandpass filters with SAW-filter-like selectivity using chip SAW resonators | |
US20120256703A1 (en) | Bandpass filter and electronic device | |
Safia et al. | A new type of transmission line-based metamaterial resonator and its implementation in original applications | |
Zhang et al. | Compact band-notched UWB filter using parallel resonators with a dielectric overlay | |
US6798319B2 (en) | High-frequency filter | |
RU2400874C1 (en) | Strip-line filter | |
CN109193087A (en) | A kind of novel four function filter-divider of high-performance dual-passband | |
RU2569174C1 (en) | Ceramic waveguide microwave filter | |
KR100694252B1 (en) | Elliptic function Band-Pass Filter Using the microstrip split ring resonators | |
Lin et al. | Compact eighth-order microstrip filtering coupler | |
Kumar et al. | Constant-k and m-derived composite low pass filter using defected ground structure | |
KR101546931B1 (en) | Triple-band bandstop filter | |
JP2009159609A (en) | Cavity filter coupling system | |
RU2462799C1 (en) | Waveguide ceramic filter | |
Lekshmy et al. | Analysis of dual-band hairpin resonator filter | |
RU2590313C1 (en) | Strip harmonic filter | |
RU109618U1 (en) | WAVEGUIDE CERAMIC MICROWAVE FILTER WITH SETTING ELEMENTS | |
Belyaev et al. | A three-mode microstrip resonator and a miniature ultra-wideband filter based on it | |
Golaszewski et al. | Design of varactor tuned bandpass filter | |
JP5513545B2 (en) | Band pass filter | |
Ali et al. | A Compact Second-order Chebyshev Bandpass Filter Using U-shaped Resonator and Defected Ground Structure. | |
KR20170059756A (en) | Dual-band bandpass filter using open loop resonator | |
Gupta | Conformal microstrip filter design using complementary split ring resonator | |
Wang et al. | A tunable 1.4-2.5 GHz bandpass filter based on single mode | |
RU2527192C1 (en) | Ceramic quasiplanar waveguide filter |